Applicazioni del foglio di rame nell'imballaggio dei trucioli

Lamina di ramesta diventando sempre più importante nel confezionamento dei chip grazie alla sua conduttività elettrica, conducibilità termica, lavorabilità ed efficacia in termini di costi. Ecco un'analisi dettagliata delle sue applicazioni specifiche nel confezionamento di chip:

1. Collegamento di fili di rame

• Sostituzione per filo in oro o alluminio: Tradizionalmente, nell'imballaggio dei chip vengono utilizzati fili d'oro o di alluminio per collegare elettricamente i circuiti interni del chip a conduttori esterni. Tuttavia, con i progressi nella tecnologia di lavorazione del rame e le considerazioni sui costi, la lamina di rame e il filo di rame stanno gradualmente diventando le scelte più diffuse. La conduttività elettrica del rame è circa l'85-95% di quella dell'oro, ma il suo costo è circa un decimo, rendendolo la scelta ideale per prestazioni elevate ed efficienza economica.
• Prestazioni elettriche migliorate: Il collegamento del filo di rame offre una resistenza inferiore e una migliore conduttività termica nelle applicazioni ad alta frequenza e corrente elevata, riducendo efficacemente la perdita di potenza nelle interconnessioni dei chip e migliorando le prestazioni elettriche complessive. Pertanto, l’utilizzo di un foglio di rame come materiale conduttivo nei processi di incollaggio può migliorare l’efficienza e l’affidabilità dell’imballaggio senza aumentare i costi.
• Utilizzato in elettrodi e micro-bump: Nella confezione flip-chip, il chip viene capovolto in modo che i pad di ingresso/uscita (I/O) sulla sua superficie siano direttamente collegati al circuito sul substrato della confezione. La lamina di rame viene utilizzata per realizzare elettrodi e micro-bump, che vengono saldati direttamente al substrato. La bassa resistenza termica e l'elevata conduttività del rame garantiscono una trasmissione efficiente di segnali e potenza.
• Affidabilità e gestione termica: Grazie alla sua buona resistenza all'elettromigrazione e alla resistenza meccanica, il rame offre una migliore affidabilità a lungo termine in diversi cicli termici e densità di corrente. Inoltre, l'elevata conduttività termica del rame aiuta a dissipare rapidamente il calore generato durante il funzionamento del chip sul substrato o sul dissipatore di calore, migliorando le capacità di gestione termica del package.
• Materiale del telaio in piombo: Lamina di rameè ampiamente utilizzato nell'imballaggio del leadframe, in particolare per l'imballaggio dei dispositivi di potenza. Il lead frame fornisce supporto strutturale e connessione elettrica per il chip, richiedendo materiali con elevata conduttività e buona conduttività termica. Il foglio di rame soddisfa questi requisiti, riducendo efficacemente i costi di imballaggio e migliorando al tempo stesso la dissipazione termica e le prestazioni elettriche.
• Tecniche di trattamento superficiale: Nelle applicazioni pratiche, il foglio di rame viene spesso sottoposto a trattamenti superficiali come nichelatura, stagno o argentatura per prevenire l'ossidazione e migliorare la saldabilità. Questi trattamenti migliorano ulteriormente la durata e l'affidabilità del foglio di rame negli imballaggi con telaio in piombo.
• Materiale conduttivo nei moduli multi-chip: La tecnologia system-in-package integra più chip e componenti passivi in ​​un unico pacchetto per ottenere una maggiore integrazione e densità funzionale. La lamina di rame viene utilizzata per produrre circuiti di interconnessione interni e funge da percorso di conduzione della corrente. Questa applicazione richiede che il foglio di rame abbia un'elevata conduttività e caratteristiche ultrasottili per ottenere prestazioni più elevate in uno spazio di imballaggio limitato.
• Applicazioni RF e onde millimetriche: La lamina di rame svolge anche un ruolo cruciale nei circuiti di trasmissione del segnale ad alta frequenza in SiP, in particolare nelle applicazioni a radiofrequenza (RF) e a onde millimetriche. Le sue caratteristiche di bassa perdita e l'eccellente conduttività gli consentono di ridurre efficacemente l'attenuazione del segnale e di migliorare l'efficienza di trasmissione in queste applicazioni ad alta frequenza.
• Utilizzato nei livelli di ridistribuzione (RDL): Nel packaging fan-out, il foglio di rame viene utilizzato per costruire lo strato di ridistribuzione, una tecnologia che ridistribuisce l'I/O del chip su un'area più ampia. L'elevata conduttività e la buona adesione del foglio di rame lo rendono un materiale ideale per costruire strati di ridistribuzione, aumentare la densità di I/O e supportare l'integrazione multi-chip.
• Riduzione delle dimensioni e integrità del segnale: L'applicazione di un foglio di rame negli strati di ridistribuzione aiuta a ridurre le dimensioni del pacchetto migliorando al tempo stesso l'integrità e la velocità della trasmissione del segnale, il che è particolarmente importante nei dispositivi mobili e nelle applicazioni informatiche ad alte prestazioni che richiedono dimensioni del pacchetto più piccole e prestazioni più elevate.
• Dissipatori di calore e canali termici in lamina di rame: Grazie alla sua eccellente conduttività termica, il foglio di rame viene spesso utilizzato nei dissipatori di calore, nei canali termici e nei materiali di interfaccia termica all'interno del confezionamento dei chip per aiutare a trasferire rapidamente il calore generato dal chip alle strutture di raffreddamento esterne. Questa applicazione è particolarmente importante nei chip e nei pacchetti ad alta potenza che richiedono un controllo preciso della temperatura, come CPU, GPU e chip di gestione dell'alimentazione.
• Utilizzato nella tecnologia Through-Silicon Via (TSV).: Nelle tecnologie di confezionamento dei chip 2.5D e 3D, il foglio di rame viene utilizzato per creare materiale di riempimento conduttivo per i vias di silicio passante, fornendo un'interconnessione verticale tra i chip. L'elevata conduttività e lavorabilità del foglio di rame lo rendono un materiale preferito in queste tecnologie di confezionamento avanzate, supportando un'integrazione a densità più elevata e percorsi del segnale più brevi, migliorando così le prestazioni complessive del sistema.

2. Confezione Flip-Chip

3. Imballaggio del telaio in piombo

4. Sistema nel pacchetto (SiP)

5. Imballaggio a ventaglio

6. Applicazioni di gestione termica e dissipazione del calore

7. Tecnologie di packaging avanzate (come packaging 2.5D e 3D)

Nel complesso, l'applicazione del foglio di rame nell'imballaggio dei chip non si limita alle tradizionali connessioni conduttive e alla gestione termica, ma si estende alle tecnologie di imballaggio emergenti come flip-chip, system-in-package, imballaggio fan-out e imballaggio 3D. Le proprietà multifunzionali e le eccellenti prestazioni del foglio di rame svolgono un ruolo chiave nel migliorare l'affidabilità, le prestazioni e l'economicità del confezionamento dei chip.